Распечатать

Электропривод

Техника линейных перемещений: стоит поработать над ресурсом и ценой

11.08.2016

Российские конструкторы в отличие от западных коллег не спешат активно использовать в своих проектах электромеханическую технику линейных перемещений (ЭТЛП).

Причин несколько: и недостаток соответствующего опыта, и низкий спрос на энергоэффективные решения, и отсутствие привычки рассчитывать стоимость жизненного цикла продукта. Надеемся, сегодняшняя дискуссия заставит вас серьезно задуматься над этим вопросом.

КМ: Сегодня выпускается широкий спектр ЭТЛП, какие направления линейной техники развиваются наиболее быстро?

Григорий Корзун, ЦПК

В настоящее время широкое распространение получают нанотехнологии, где важны такие характеристики, как компактность и высокая точность позиционирования. В связи с этим большое внимание уделяется миниатюрным системам линейного перемещения и высокопрецизионным координатным столам. Компания IKO имеет большой опыт разработок и применения своей линейной техники в электронной промышленности, производстве полупроводников, машиностроении и медицинском оборудовании.

Евгений Авров, “ЭС ЭМ СИ Пневматик”

Гамма электроприводов сформировалась уже довольно давно, и сейчас доступны исполнительные механизмы практически для любых требований. Наиболее активно развиваются сегодня системы управления приводами. Все более широко используются промышленные сети для удаленного управления и интеграции техники в инфраструктуру предприятий, разрабатываются программные комплексы для синхронной работы электроприводов, сбора информации от устройств, обмен данными в системах реального времени.

Денис Марченко, “НПО Стоик”

Если говорить об относительном росте по типам ЭТЛП, то линейные сервоприводы прямого действия растут быстрее остальных, но нужно понимать, что данные приводы в абсолютном выражении составляют незначительную долю всех электроприводов.

 

Дмитрий Светлов, “Сименс”

Нельзя сказать, что ЭЛТП развивается быстро, эйфория от первых успехов линейных двигателей сменилась планомерной инженерной работой. С другой стороны, развитие подстегивает расширение производства компонентов для линейных двигателей, особенно редкоземельных магнитов. Любопытен тот факт, что основным поставщиком редкоземельных магнитов является Китай и может стать Россия.

Рустам Крылов, НПП “Сервомеханизмы”

Действительно, спектр ЭТЛП широк, однако львиную долю российского рынка занимает импорт. Развитие, может быть, и идет, однако в основном не на территории нашей страны. Стоит также отметить, что внедрение техники линейных перемещений на объектах народного хозяйства проходит сложный и витиеватый путь. Однако лояльность потребителей год от года растет.

КМ: Какие типы линейных устройств предлагает ваша компания?

Григорий Корзун, “ЦПК”

Мы поставляем профильные линейные направляющие с шириной рельса (типоразмером) от 1 мм (серия LWL) до 100 мм (серия LRX), что позволяет удовлетворить широкий спектр потребностей от микроэлектроники до тяжелого машиностроения. Также мы предлагаем широкий перечень линейных модулей и координатных столов с различным типом привода: от ШВП до линейного двигателя.

Евгений Авров, “ЭС ЭМ СИ Пневматик”

Номенклатура наших электроприводов довольно обширна. Линейные приводы можно разделить по множеству признаков. По типу исполнительного механизма мы предлагаем штоковые и бесштоковые (кареточные) приводы; по типу передачи – с ременной передачей и с ШВП; по типу двигателя – с шаговым серводвигателем, с синхронным двигателем переменного тока или с линейным двигателем.

Денис Марченко, “НПО Стоик”

Мы представляем на российском рынке продукцию тайваньской корпорации Delta Electronics, в номенклатуру которой входят сервоприводы переменного тока вращательного действия. К ним мы предлагаем различные зубчато-ременные, винтовые и шарико­-винтовые передачи. В первую очередь рекомендуем наших партнеров с передачами отечественного производства. В этом году Delta Electronics представила на Hannover Messe свои собственные линейные серводвигатели серии ECML и электромеханические суппорты серии LU с шариковинтовой передачей и встроенной направляющей.

Александр Воронин, “Сименс”

Линейные синхронные двигатели с высокой динамикой до 800 м/мин и приводные системы к ним, а также новейшие инновационные сегментные двигатели с высоким рабочим усилием до 2 200 000 Ньютон. И соответствующую приводную технику для этих линейных двигателей.

 

Рустам Крылов, НПП “Сервомеханизмы”

Мы предоставляем клиенту оборудование, исходя из его требований, и это не всегда стандартные вещи. По сути, мы готовы предложить все типы техники линейных перемещений.

Алексей Доррер, “Сев-Евродрайф”

АО “Сев-Евродрайф” поставляет электроцилиндры и линейные синхронные двигатели. Их сферы применения существенно отличаются в зависимости от технических особенностей. Электроцилиндры применяются при ограниченных перемещениях (до 1,2 м) со средней динамикой (до 1 g) и небольшой линейной скоростью (до 0,5 м/с). Их достоинство – простота встраивания в установку заказчика. Это полностью готовый механизм, нетребовательный к точности изготовления крепежных элементов. Конструкция электроцилиндра позволяет упростить и удешевить механизм заказчика (например, исключить кривошипно-шатунный механизм). При этом сохраняются все положительные свойства синхронного серводвигателя: высокая точность поддержания скорости, усилия или позиции, возможность изменения режима работы в процессе движения. Сферы применения электроцилиндров – деревообработка, обработка пластмасс, испытательные стенды, сварочное оборудование и т. п.

Синхронный линейный двигатель обладает уникальными свойствами по точности и быстродействию. По сути, он напрямую преобразует электрическую энергию в механическое движение без люфтов и упругих элементов. Это снимает ограничения, связанные с механической трансмиссией: редуктором, смазкой, уплотнением, ремнями и т. д.

В итоге линейная скорость достигает 6 м/с, ускорения превышают 10 g, а точность позиционирования определяется разрешением датчика и может достигать 1 мкм.

Такие уникальные свойства предъявляют повышенные требования к конструкции механизма. Линейный двигатель встраивается напрямую в установку, для него требуются прецизионные линейные направляющие и высокая точность монтажа всех частей.

Сферы применения линейных двигателей: погрузочно-разгрузочные манипуляторы, металлообработка, тренажеры, испытательное оборудование.

КМ: Какие проблемы приходится решать компаниям, переходящим на ЭТЛП с других типов приводов?

Евгений Авров, “ЭС ЭМ СИ Пневматик”

Основной проблемой при переходе на электропривод, например, с пневматического привода является учет специфики электрических приводов как в плане эксплуатации, так и в плане управления. Электропривод не так спокойно относится к постоянным перегрузкам и тяжелым условиям эксплуатации (ударам, вибрации, электромагнитным помехам), как пневмопривод.

Поэтому следует с повышенным вниманием относиться к подбору замены пневматике. Из-за широкого спектра их управление также может сильно отличаться, что в первую очередь связано с намного более обширными возможностями электроприводов, нежели с желанием запутать клиента множеством параметров и настроек. Впрочем, мы стараемся реагировать на требования рынка и выпускаем специальные упрощенные системы управления, очень похожие на систему управления пневмоприводами.

Денис Марченко, “НПО Стоик”

Мы особых проблем не видим. Приводы Delta Electronics сопровождаются подробным руководством по эксплуатации, есть примеры решения типовых задач и программирования контроллера движения.

Александр Воронин, “Сименс”

Основная проблема – это работы с высокой динамикой таких систем, т. е. неэффективно просто заменить обычную приводную систему на ЭЛТП и не обеспечить увеличение динамики оборудования и скорости перемещения. Но если говорить о высокодинамичных системах, то физика построения промышленного оборудования на основе ЭЛТП идет совместно с развитием мехатронного анализа такого оборудования, без которого нельзя получить сколько-нибудь интересные и динамичные решения в этой области, особенно с применением именно ЭЛТП.

Рустам Крылов, НПП “Сервомеханизмы”

Проблем нет, нужен только тщательный анализ применимости и деньги.

Алексей Доррер, “Сев-Евродрайф”

Основные сложности у наших заказчиков встречались в области проектирования механических элементов системы. Требуется учет присоединительных размеров и предельных параметров ЭТЛП. Однако это легко решается с помощью опубликованных на нашем сайте библиотеки CAD- чертежей и каталогов продукции.

Григорий Корзун, “ЦПК”

Очень важно правильно подобрать линейную технику, для чего необходимо произвести расчеты. Для удобства конструкторов компанией IKO была разработана программа по расчету и выбору линейных направляющих, учитывающая все необходимые параметры. Ее можно получить, обратившись в наш офис. Также для использования в своих чертежах с сайта можно скачать 2D- и 3D-модели продукции.

КМ: Можно сказать, что сегодня в моду входят транспортные системы с линейными двигателями. Их выпускает все больше и больше компаний. Способны ли линейные транспортные системы заменить традиционные конвейеры?

Григорий Корзун, “ЦПК”

Учитывая плюсы линейных двигателей, думаю, что в обозримом будущем так и произойдет. Однако сегодня стоимость систем с линейным двигателем еще достаточно велика, поэтому приходится просчитывать целесообразность его применения в каждом конкретном случае.

Денис Марченко, “НПО Стоик”

Считаем, что транспортные системы с линейными двигателями не смогут приблизиться по цене к традиционным конвейерам, а значит, им уготованы узкие сегменты, где решающее влияние на конечное решение оказывают преимущества систем с линейными двигателями, и заказчик готов за эти преимущества платить. К тому же технологии и алгоритмы управления двигателями вращательного движения совершенствуются, что расширяет функциональность традиционных конвейеров.

Александр Воронин, Сименс

Здесь вопрос только в экономической целесообразности применения и эксплуатации таких систем. Ставить вопрос, способны ли заменить линейные транспортные системы традиционные конвейеры, некорректно. И те и другие имеют свои плюсы и минусы.

Алексей Доррер, “Сев-Евродрайф”

Действительно, при использовании линейных двигателей системы транспортировки штучных грузов имеют преимущества перед конвейерами по скорости перемещения и простоте конструкции. Например, линейные двигатели применяются в конвейерах по сортировке почты, системах транспортировки багажа в аэропортах. Однако КПД существующих линейных двигателей ниже, чем у вращающихся моторов. В итоге фактор энергосбережения диктует применение традиционных конвейерных систем на установках с большими мощностями (горная добыча, лесопереработка, производство стройматериалов и т. д.).

КМ: Какие задачи призваны решать модули линейного перемещения?

Алексей Доррер, “Сев-Евродрайф”

Самые разнообразные: от двухпозиционных систем запирания дверей в автомобилях до прецизионных станков, тренажеров и метрологических установок. Все зависит от требований заказчика. Поэтому на рынке ЭТЛП есть место для производителей самого разнообразного оборудования.

Григорий Корзун, “ЦПК”

Помимо основных задач использование готовых модулей линейного перемещения позволяет сократить сроки проектирования и монтажа оборудования.

Евгений Авров, “ЭС ЭМ СИ Пневматик”

Основная задача – это улучшенная автоматизация производства благодаря перемещениям на фиксированные расстояния с заранее заданными параметрами с возможностью передавать множество данных о текущей работе привода в качестве обратной связи. Множество промежуточных точек остановки, в каждой из которых можно останавливаться с очень высокой точностью, программно задаваемые параметры перемещения (скорость, ускорение, замедление), широкие возможности обеспечения обратной связи по многим параметрам – не только по текущему положению, но и по скорости, усилию – все эти особенности электроприводов позволяют справиться с поставленной задачей наиболее эффективно.

Денис Марченко, “НПО Стоик”

Спектр применения модулей линейного перемещения очень широк – манипуляторы и перекладчики, узлы подстройки оборудования, например регулировка дозы в дозаторах, укладчики, узлы подачи инструмента и/или обрабатываемой детали, приводы измерительных систем, приводы перемещения рабочих узлов различного технологического оборудования, приводы питателей и многое другое.

КМ: Каковы перспективные области применения техники линейных перемещений?

Рустам Крылов, НПП “Сервомеханизмы”

Ближайшая перспектива – постепенное занятие доли рынка гидравлики и пневматики. Простор для развития и потенциал использования ЭТЛП большой.

Григорий Корзун, “ЦПК”

В настоящее время техника линейных перемещений уже используется практически во всех отраслях промышленности. Основные области применения – это станкостроение, робототехника, электронная промышленность. Растет использование линейных устройств в медицинской и пищевой отрасли.

Денис Марченко, “НПО Стоик”

Можно выделить особо только направление плавной замены пневмо- и гидропривода на ЭТПЛ в высокопроизводительном оборудовании. Для этого на рынке появились ЭТПЛ в корпусах пневмо/гидроцилиндров или с аналогичными присоединительными размерами. Остальные области применения традиционны для электропривода и развиваются синхронно с соответству­ющими отраслями промышленности.

Александр Воронин, “Сименс”

Станкостроение, производственные машины, электроцилиндры (замена гидравлики), мехатронные узлы для промышленных роботов, системы следящего привода для телескопов.

КМ: Нам давно грозят “электрификацией” всех сегментов приводной техники, однако гидравлические приводы не сдают позиций, их продажи не то что не падают, а постоянно растут. Этому способствует активное внедрение электроники. Не опасаетесь, что “электрификацию” сменит “гидрофикация”?

Рустам Крылов, НПП “Сервомеханизмы”

Нет, вся эта гидрофикация – хорошо забытое старое, взгляд на классику по-новому, с использованием электроники. Считаю, что противостояние существует только в головах производителей и продавцов гидравлики или механики. Потребителю рынок предоставляет широчайший выбор гидравлического и электромеханического оборудования, которое перекрывает, дополняет области применения, а где-то действует и взаимоисключающе. Это конкуренция чистой воды, подстегивающая производителей совершенствовать оборудование и держать производство и инженерный состав в тонусе.

Алексей Доррер, Сев-Евродрайф

В промышленности расширение области применения гидравлики ограничивается системой питания. Например, если рядом с местом установки привода нет гидростанции, применение одиночного гидропривода будет экономически невыгодным. Аналогично на мобильной установке с ДВС и гидронасосом нет смысла применять электропривод с питанием от промышленной трехфазной сети.

Таким образом, у гидропривода и электропривода есть свои постоянные области применения, и разные системы привода могут лишь немного проникать на чужую территорию. Так, в авиации приводы традиционно строятся на основе гидравлики, а электроприводы применяются лишь в ограниченном объеме. Например, в малых летательных аппаратах, где на борту нет гидросистемы.

Денис Марченко, НПО Стоик

Уверены, что сфера применения гидропривода останется традиционной, и он не сможет покуситься на долю электропривода в силу ряда известных причин:

– дороговизны как самого привода, так и его эксплуатации (гидравлическая энергия стоит значительно дороже электрической), зачастую невысокого КПД, поскольку маслостанция должна обеспечивать пиковый расход, требующийся в цикле, а такой расход нужен не все время цикла, в подавляющем большинстве случаев подача насоса будет выше требуемого пикового расхода, значит, электроэнергия тратится на прокачку лишнего расхода через перепускной клапан, что является прямыми потерями энергии, при этом еще и масло нагревается. Практика установки ПЧ для регулирования подачи насоса в зависимости от требуемого расхода не получила широкого распространения среди производителей гидравлических насосов. Насосы с автоматической регулировкой расхода достаточно дороги, и каждый раз надо считать, что выгоднее: взять более дешевый нерегулируемый насос с запасом и потреблять больше электричества или купить более дорогой регулируемый насос;

– необходимости покупки и установки маслостанции. Это дополнительные затраты и финансов, и места, хотя сами гидравлические приводы имеют самую большую мощность/усилие на единицу занимаемого объема;

– сложности прокладки гидромагистралей;

– опасности загрязнение окружающей среды.

Александр Воронин, Сименс

Такого опасения нет, есть постоянное изменение в этом направлении то в одну, то в другую сторону. И где-то имеет смысл применять гидравлические системы, а где-то электрические, все они имеют свои плюсы и минусы. А современное развитие техники обеспечивает все большее взаимное проникновение.

КМ: Какими характеристиками могут похвастать сегодня ЭТЛП?

Алексей Доррер, Сев-Евродрайф

Тренд последнего времени – интеграция всех элементов привода в один мехатронный модуль. Применительно к линейным приводам это значит, что механическая передача, электродвигатель, силовая электроника и устройство управления размещаются в одном корпусе.

Григорий Корзун, ЦПК

Техника линейных перемещений, производимая под брендом IKO, обеспечивает прецизионную точность позиционирования до 3 мкм и повторяемость +/- 0,5 мкм. Она обладает высокой скоростью перемещения до 3000 мм/с. Отдельные серии координатных столов могут применяться в “чистых комнатах” класса чистоты 2 или 3. Объединяя линейные модули друг с другом, можно создавать многокоординатные системы перемещения.

Денис Марченко, НПО Стоик

Спектр возможных характеристик очень широк – перемещение и точность в микронном диапазоне, низкие и высокие температуры, стойкость к агрессивным средам, взрывозащита, способность работы в условиях вакуума, скорости в десятки метров в секунду – все это доступно в тех или иных типах электропривода и механической передачи. К сожалению, большинство специсполнений ЭТЛП доступно только у западноевропейских, японских или американских производителей, и могут возникать трудности их заказа в России из-за санкций. Производители из Юго-Восточной Азии в основном предлагают массовые продукты по доступным ценам, и приводы с уникальными характеристиками не входят в их номенклатуру.

Александр Воронин, Сименс

Высокая скорость перемещения с высокой динамикой, большие рабочие моменты, уменьшение механических компонентов системы.

Рустам Крылов, НПП Сервомеханизмы

Единственное, чем не может похвастать ЭТЛП, – это ресурс и цена. Над этим производителям и следует поработать.

Электропривод 15.08.2017 Компания «Веспер» начала производство новой серии преобразователей частоты Е5 с пилотной модели Е5-8200. Векторный преобразователь Е5-8200 является продолжением самой популярной серии Е2-8300 и совмещает в себе её технические возможности с бюджетной стоимостью.
Электропривод 04.08.2017 Японская Nidec Corporation приобрела немецкого производителя компрессоров для холодильников Secop Group и итальянскую компанию LGB Elettropompe S.r.l., выпускающую насосы и электромоторы, и планирует укрепить свои позиции на рынке коммерческих и бытовых электроприборов.
Электропривод 31.07.2017 Bonfiglioli выпустила линейку планетарных редукторов 300М промышленного назначения с высокой интенсивностью крутящего момента и повышенный КПД при компактных габаритах. Серия представлена в 20 типоразмерах с выходным крутящим моментом в диапазоне от 1,3 до 1300 кНм.
Электропривод 25.07.2017 Yaskawa Electric Corporation сообщила о создании первого в мире серводвигателя со встроенным усилителем на нитрид-галлиевых полупроводниках. Серводвигатель Σ-7 F вдвое меньше по размеру традиционных приводов, что предоставляет возможность создавать более компактные и эффективные решения.
Электропривод 12.07.2017 Компания Autonics представила драйверы 5-фазных шаговых двигателей переменного тока серии MD5-HF28. Устройство характеризуется высоким разрешением (1/250), быстродействием, крутящим моментом и универсальным напряжением питания 100–220 В.
Автоматизация 12.07.2017 ABB объявила о завершении сделки по приобретению компании B&R - поставщика программного обеспечения открытой архитектуры для автоматизации оборудования и производства.
Электропривод 10.07.2017 Компания ABB объявила об установлении мирового рекорда в КПД электродвигателя. Испытания 44 МВт синхронного мотора показали, что его эффективность на 0,25% больше, чем 98.8%, предусмотренных договором. Это разница в КПД позволит ежегодно экономить до 1 000 МВт электроэнергии.
Электропривод 30.06.2017 Подразделение Mechanical Drives (MD) концерна Siemens c 1 октября 2017 года начнет работать на рынке, как отдельная дочерняя компания Flender GmbH. Ранее Siemens утверждал, что это позволит MD более эффективно и гибко реализовывать планы развития в конкурентной среде.
Детали & Материалы 26.06.2017 Во вторник 27 июня 2017 года Президент России Владимир Путин примет участие в расширенном заседании Союза машиностроителей России и Лиги содействия оборонным предприятиям, которое состоится на площадке Концерна «Калашников» в Ижевске.